Generator Van de Graaff

På begynnelsen av 1930-tallet utviklet Dr. Robert Van de Graaf, som på den tiden jobbet som stipendiat ved Massachusetts Institute of Technology og var engasjert i vitenskapelig forskning innen kjernefysikk og akseleratorteknologi, utviklet, designet og snart bygde en høyspent elektrostatisk akselerator som opererte på prinsippet om en elektrifisert luftioner transportbånd (1933).

Senere, i 1936, bygde Van de Graaff (alt etter samme prinsipp) verdens største elektrostatiske konstantspenningsgenerator - Van de Graaff tandemgenerator, bestående av to høye tårn.

Aviser fra den tiden kalte lektorens oppfinnelse ikke annet enn revolusjonerende, spådde ham til å "utføre mirakler" og "oppdage naturens hemmeligheter." En så sterk røring i pressen er slett ikke overraskende, fordi den største totrinns van de Graaff-generatoren besto av to enorme søyler med en diameter på nesten 2 meter hver og en høyde på omtrent 15 meter (med metallkuler 4,5 meter i diameter montert på toppen av søylene, inne som mekanisk ble levert med en elektrisk ladning) og gjorde det mulig å oppnå en potensiell forskjell på 7.000.000 volt.

Til tross for den lave effektiviteten til enheten som helhet (ca. 23%), hadde folk som så et fantastisk apparat på jobb et uutslettelig inntrykk, fordi gnistutladninger var mer enn en meter lange.

Kraften til Van de Graaff-generatoren var nok for reelt forskningsarbeid - for å akselerere atomkjerner, så vel som elementære partikler, som protoner og elektroner, til tilstrekkelig høye hastigheter. Så Van de Graaff-generatoren, brukt i akseleratorer, hjalp forskere med å identifisere de bestående delene av atomer, som er strukturen i det fysiske universet.

De forteller at ideen om driftsprinsippet til en høyspenningsgenerator kom til Van de Grauf da han fremdeles var student og så på gnistene til statisk elektrisitet fra tid til annen som kjørte på en fungerende trykkpresse.

Prinsippet for drift av generatoren er som følger. Silke- eller gummitape (dielektrisk tape) blir strukket og roterer som et transportbånd på et par ruller, hvorav den ene er plassert ved bunnen av søylen, den andre inne i hulrommet i ledende sfære øverst. Den nedre rullen er laget av metall og galvanisk koblet til bakken, den drives av en motor. Den øvre rullen er dielektrisk.

En metallbørste koblet til den positive terminalen til høyspenningskilden, hvis negative terminal er koblet direkte til den nedre valsen, føres til båndet under, under den nedre valsen, med et lite gap.

Så mellom den nedre rullen og børsten beveger det seg et dielektrisk bånd (i en ekte generator hadde båndet en bredde på omtrent 120 cm). Under virkningen av en høyspenning (ca. 20 000 volt) mellom rullen og børsten, blir luften mellom dem ionisert og positive luftioner, trukket av Coulomb-styrken, skynder seg til den negativt ladede rullen. Men siden det er et dielektrisk tape i banen til ionene, legger ionene seg på båndet og lader det på denne måten.

Båndet beveger seg fra bunn til topp, under det mottas kontinuerlig en ladning, samtidig som ladningen fra overflaten kontinuerlig blir tatt nær den øvre rullen, siden den øvre rullen inne i sfæren også har en børste plassert ved siden av. Børsten fjerner ladningen fra båndet, og når den er galvanisk koblet til den indre overflaten av den hule ledende sfære, overfører ladningen til den, mer og mer elektrifiserer denne sfæriske beholderen over hele den ytre overflaten, og pumper den i det vesentlige og pumper ladningen inn i den.

Den grunnleggende muligheten for akkumulering av ladning i kapasiteten til sfæren til van de Graaff-generator er begrenset av koronautladningen, som uunngåelig oppstår på grunn av ionisering av luften som omgir sfæren. Den teoretiske grensen for en sfære med en diameter på 4,5 meter er omtrent 17 000 000 volt.

Den amerikanske forskeren James Staki og frivillige Judy Creden demonstrerer menneskekroppens evne til å lede elektrisk strøm. Foredrag i New York, 1966

Comments

[#1 Dmitry]

Veldig interessant! Balde.